Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона

В середине XVI века в некоторых больших часах появляется минутная стрелка, а иногда и секундная. Примерно в то же время входит в употребление будильник. Тогда же наметилась широкая потребность в часах индивидуального пользования, в XVII веке спрос на них возник не только среди знати, но и среди буржуазии, а особенную потребность в надежных небольших часах высказывали мореходы. Однако удовлетворить спрос стало возможным лишь после применения в часах ходовой пружины.

Явление упругости было невозможно обнаружить при изучении физических свойств камня и возведенных из него сооружений. Свойство упругости рельефно проступает лишь при функционировании конструкций из стали. Теперь на это обратили внимание, и именно из стали многими учеными-механиками XVII века были впервые изготовлены пружины для часовых механизмов.

С этого момента в области часового дела начался действительный прогресс и значительное распространение часов среди широкого круга горожан. Первые переносные механические часы изготовил по всей вероятности около 1510 года нюрнбергский слесарь Петр Генлейн, когда он заменил гирю плоской спиральной пружиной. Так пружинный привод часов, принцип которого был заимствован от механизмов движущихся фигур-автоматов XIII века, открыл путь к миниатюризации часов. Однако задача создания точных часов для нужд мореплавания еще долго не была решена.

Попытки создать механические часы для кораблей предпринимались уже в 1530 году. Но часы с балансовым шпиндельным спуском не обеспечивали достаточно точного хода в условиях морской качки. Первым шагом к созданию надежных часов стало включение в их механизм маятника в качестве регулятора. В 1581 году Галилео Галилей (Италия) открыл, что период колебаний маятника с небольшим размахом не зависит от амплитуды этого размаха. В 1641 году он сконструировал маятниковые часы для использования в навигации, а после его смерти их частично построил его сын.

Гюйгенс (Голландия) посвятил работе над маятниковыми часами около двадцати лет своей жизни, пытаясь приспособить их к нуждам мореплавания. Он дополнил их многими ценными приспособлениями и начиная с 1657 года создал несколько часов повышенной точности. Но все его попытки, как и усилия многих других механиков, не приводили вплоть до 1726 года к достижению основной цели: заставить маятник правильно качаться в условиях качки судна.

Мы видим, что механические часы развивались стараниями сотен людей – ученых, механиков, слесарей в течение долгого времени, не менее чем пяти веков. Профессия часовщика стала очень почетной. Цех часовщиков образовался в Париже еще в 1453 году, но только через столетие (в 1544-м) он получил свой первый статут, утвержденный декретом короля; тогда имелись уже три категории часовщиков: специалисты по башенным часам, специалисты по настольным часам и будильникам и специалисты по изготовлению пружинных переносных часов.

Большинство изобретателей машин в XVIII веке были часовщиками или были близко знакомы с устройством часов. Увлечение в XVII и XVIII веках часами определялось не только тем, что они имели широкое практическое применение, но и тем, что они заключали в себе принцип автоматизма, который стали переносить на различные объекты фабричной техники.

Часы являются чрезвычайно важной «машиной» как с точки зрения механической, так и социальной. В середине XVIII века, еще до наступления индустриальной революции, они стали уже весьма совершенными и точными. Как первый автомат, примененный для практических целей, и как образец точности часы неизменно привлекали внимание всех изобретателей. В их устройстве искали ключ к решению многих технических вопросов.

Уже Коперник находил возможным, по аналогии с часами, судить об устройстве мироздания. Философы XVII века стали прибегать для объяснения механической закономерности физического мира к сравнению ее «с искусственными механизмами, сделанными рукой человеческой»: нередко Вселенную сравнивали с затейливым механизмом страсбургских часов.

Можно констатировать, что распространение башенных часов и нового счета времени было прямым следствием развития торговли и ремесел в городах Западной Европы в XIV веке. Развитие экономики усиливало мощь и значение этих городов и способствовало переходу инициативы из рук духовенства к светскому обществу или секуляризации общества. Но само появление часов ускорило технический прогресс и, кстати, дало новый товар торговле.

Ускорение прогресса

Торговая революция и производство товаров

Появление новых средств передвижения, надежной навигации, производство товара в массовом количестве привели к началу так называемой торговой революции, наступившей в последние столетия Средних веков. Здесь опять все закономерно. Прогрессивные методы хозяйствования дали большее количество прибавочного продукта. Больше прибавочного продукта – больше людей, свободных от производства пищи.

В доисторические времена пахали сохой без колес, которую сам пахарь поддерживал на нужной высоте и под нужным углом. Соха давала неровную борозду, но даже и для этого пахарю приходилось прилагать огромные усилия. В отличие от современного плуга, который отрезает стерню и переворачивает ее, соха просто царапала почву. Таким первобытным орудием, только оснащенным железным лемехом, в странах Средиземноморья пользовались очень долго. Для обработки мягкой почвы она еще как-то годилась, но для твердого грунта на большей части Северной и Западной Европы была просто бесполезна.

Варварские племена, населявшие территорию между Данией и Баварией, изобрели значительно более производительный тяжелый плуг, который разрезал и переворачивал стерню. Новый плуг получил с VI столетия широкое распространение в Европе. В своем окончательном виде он был снабжен вертикальным ножом, разрезавшим почву, лемехом, подрезавшим пласт, отвалом, переворачивавшим этот пласт, и колесами, позволявшими пахарю вести более ровную борозду и облегчавшими его труд, делая ненужным поддержку плуга руками на нужной высоте. Неясно, когда плуг оснастили всеми этими приспособлениями. Колеса в общий обиход вошли лишь с XI столетия, отвал был изобретен, видимо, еще позже.

К XIII веку последовательное усовершенствование плуга придало ему почти современный вид. Помимо более производительного переворачивания почвы, этот плуг позволял проводить борозды, чередующиеся с гребнями, что улучшало дренаж и позволяло возделывать плодородные почвы на низменностях. Резко повысилась урожайность продовольственных культур. Избыток питания освободил людей для других занятий – ремесла, торговли и изобретательства.

Стало больше материальных ценностей, техники, производственных помещений, – понадобились сырье и новые устройства для его переработки. Новые устройства требуют неких специальных комплектующих, которых начинает не хватать. Нехватка комплектующих требует развития торговли. И всему, в том числе самой торговле, нужны новые технические решения.

Ручной ткацкий станок

Однако мировая торговля, превратившаяся в двигатель культуры и цивилизации, сама по себе вовсе не самодостаточна. Византия, оседлав основные торговые пути, не испытывала дефицита в ресурсах и жила за счет торговой прибыли, пренебрегая вложениями в производство. В конце концов, из-за этого началось ее технологическое отставание от Европы, жители которой, не имея возможности самостоятельно обеспечивать себя всем необходимым, начали ввозить сырье и продукцию из всех стран мира. А это дало сильный толчок росту промышленности, а вместе с ней и развитию все более мощных машин, причем энергия воды, ветра и тягловая сила животных оставались основой всех крупных механизмов вплоть до XVIII столетия, когда перешли к использованию энергии пара.